Em uma videoanálise confiável, evita-se balançar a câmera durante a filmagem, normalmente usando um tripé para smartphones/câmeras. Mas existem algumas situações em que a única chance de fazer o vídeo é usando as mãos e é quase impossível evitar balançar a câmera mesmo tentando o seu melhor. Imagine a seguinte situação: uma bola de vôlei é lançada obliquamente e o vídeo é filmado à mão. Em seguida, um ponto que é fixo em relação ao solo é escolhido como a origem de um referencial fixo do solo. Apesar de ser um ponto fixo no solo, ele aparecerá trêmulo nas imagens capturadas pela câmera. Desse modo, duas videoanálises padrão são realizadas, uma do tremor aleatório do ponto fixo no solo e outra da trajetória da bola, ambas em relação ao referencial padrão do software de análise de vídeo. Por fim, para implementar a videoanálise do movimento relativo da bola, basta subtrair suas coordenadas de posição pelas coordenadas de posição do ponto fixo do solo, a cada instante de tempo. Esta técnica reduz drasticamente o efeito de vibração nas variáveis cinemáticas. Os gráficos dos componentes de posição e velocidade em função do tempo são apresentados e os resultados são discutidos.

To perform a reliable video analysis, it is mandatory to avoid shaking the camera while taking the video, normally using a tripod for smartphones/cameras. But there are some situations which the only chance to make the video is using your hands and it is almost impossible to avoid shaking the camera even trying your best. Imagine the following situation: a volleyball is obliquely launched, and the video is filmed by hand. Then, a point that is fixed in relation to the ground is chosen as the origin of a ground fixed reference frame. Despite being a ground fixed point, it will appear shaky in images captured by the handheld camera. Thereby, two standard video analyses are performed, one from the ground fixed point random shaking and one from the ball’s trajectory, both in relation to the default reference frame of the video analysis software. Lastly, to implement the video analysis of the relative ball movement it is enough to subtract the position coordinates of the ball’s movement by the position coordinates of the ground fixed point tremble, at each instant of time. The graphs of the position and velocity components versus time are presented, and the results are discussed.

Resumo Com o intuito de verificar a compreensão de gráficos cinemática de um grupo de estudantes de ensino médio, é recomendável utilizar um instrumento que possua tanto uma validade de conteúdo por parte de especialistas, quanto uma validação estatística. Nesse sentido, foi escolhida a nova versão do Test of Understanding Graphs in Kinematics (TUG-K), proposta em 2017 por Zavala e originalmente criado por Beichner, em 1994. O TUG-K foi elaborado para medir o conhecimento de gráficos em cinemática de alunos universitários, majoritariamente. Logo, para que possa ser usado na educação básica, é preciso saber se possui validade estatística nesse contexto. Portanto, foi realizada uma análise estatística do teste, após ser aplicado em dois momentos distintos, em estudantes de ensino médio de uma escola federal do Rio de Janeiro. Os parâmetros medidos foram os mesmos utilizados por Zavala. O principal resultado deste artigo foi demonstrar a validação do TUG-K nesse grupo. Como complemento, mostrou-se que o ganho de aprendizagem normalizado de Hake desses estudantes submetidos a aulas expositivas de cinemática foi de 17%, valor esperado para o ensino tradicional. A perspectiva subjacente é difundir e incentivar o uso do TUG-K no ensino médio.

Abstract In order to verify the kinematics graphs comprehension for a group of high school students, it is recommended to use an instrument that has a content valid by experts and a statistical validation. In this sense, was chosen the updated version of Test of Understanding Graphs in Kinematics (TUG-K), proposed in 2017 by Zavala and originally created by Beichner, in 1994. The TUG-K was elaborated to measure the understanding of graphs in kinematics of university students, mostly. Therefore, for this test to be used in basic education, it is necessary to know if it has statistical validity in this context. Consequently, a statistical analysis of the test was performed, after being applied at two different moments, with upper secondary level students of a federal school in Rio de Janeiro. The measured parameters were the same used by Zavala. The main result of this article was to demonstrate that TUG-K validity in this group. As a complement, it was shown that Hake's normalized learning gain from this group of students exposed to kinematics lectures was 17%, a value that is expected to be in traditional teaching. The underlying perspective is to disseminate and encourage the use of TUG-K in high school.

Resumo Poderia o mundialmente famoso brinquedo fidget spinner ser usado em sala de aula para ilustrar os conceitos de momento de inércia, torque e momento angular? Curiosamente, foram raros os artigos de ensino relacionados ao tema que foram publicados até a presente data. Neste trabalho apresentamos uma situação real composta por duas configurações experimentais extremamente simples de lançamento oblíquo de um spinner com e sem rotação inicial do tipo spin. Definimos por rotação do tipo spin como qualquer rotação em que o spinner gira em torno de um de seus eixos principais de simetria. A técnica escolhida para coleta dos dados foi a videoanálise, usando o software gratuito Tracker. Os principais resultados foram (i) Apresentar um experimento de execução rápida e fácil e que aborde de forma simultânea os conceitos de torque, momento angular orbital e momento angular de spin. (ii) Analisar de forma qualitativa as semelhanças e as diferenças entre as orientações dos momentos angulares orbitais e de spin nos dois tipos de lançamento oblíquo do spinner (iii) Obter uma estimativa quantitativa das magnitudes dos momentos angulares de spin em relação ao respectivo eixo principal de simetria do spinner, em ambos os casos.

Abstract Could the world-famous fidget spinner toy be used in the classroom to illustrate the concepts of moment of inertia, torque and angular momentum? Curiously, there are very few papers related to the topic that have been published so far. In this work, we present a real situation consisting of two extremely simple experimental configurations of oblique launching of a spinner with and without initial spin type rotation. We define spin type rotation as any rotation in which the spinner rotates around one of its main symmetry axes. The technique chosen for data collection was the video analysis, using the free software Tracker. The main results were (i) To present a fast and easy execution experiment that simultaneously approaches the concepts of torque, orbital angular momentum and spin angular momentum. (ii) Analyze in a qualitative way the similarities and differences between the orientations of the orbital and spin angular momenta for two types of oblique launching (iii) Obtain a quantitative estimative of the magnitudes of the spin angular momenta in relation to the respective symmetry axis of the spinner, in both cases.

Neste trabalho propomos e investigamos uma proposta didática para o ensino de espelhos esféricos baseada na associação entre uma metodologia de aprendizagem ativa com a estratégia de analogias ponte e conceitos âncora. A atividade era constituída por dois experimentos sucessivos sobre as características de imagens virtuais conjugadas por um espelho esférico côncavo e a dependência de seu tamanho relativo com a posição do observador (ângulo visual). O público-alvo era composto por quatro turmas distintas de ensino médio de uma escola da rede federal. Todo o procedimento foi acompanhado de um material escrito na forma de questionário. Para analisar qualitativamente os diferentes tipos de resposta e também a evolução dos estudantes foi utilizada a taxonomia de reações de Chinn e Brewer. Os resultados obtidos revelam as seguintes conclusões: (i) Ratifica a crítica presente na literatura que o emprego isolado do conflito cognitivo não conduz a mudanças significativas nos conceitos prévios da grande maioria dos alunos. (ii) A estratégia de associar uma metodologia de aprendizagem ativa que provoque o conflito cognitivo com as analogias ponte foi bem sucedida em viabilizar uma mudança da teoria da maioria dos alunos (iii) A necessidade de pesquisas quantitativas complementares para avaliar ganhos de aprendizagem.

In this paper we propose and investigate a teaching proposal about convergent mirror based on the association between an active learning methodology and method of bridge analogies and anchorings concepts. The activity consisted of two successive experiments on the characteristics of virtual images formed by the concave spherical mirror and dependence on their relative size with the observer position (visual angle) were. Four high school distinct classes of the federal system of education formed the target audience. The whole procedure was accompanied by a written material as worksheets. To evaluate qualitatively their different types of reaction and also the evolution facing the anomalous data from the first experiment, we used the reactions taxonomy created by Chinn and Brewer was used. The results show the following conclusions: (i) it ratifies the present criticism in the literature that the isolated use of cognitive conflict does not lead to significant changes in the previous conceptions of most pupils; (ii) The strategy of associating an discrepant experiment causing cognitive conflict with another bridge experiment, of predictable result that rescue anchoring correlated ideas by analogy, has been successful in achieving a theory change in the most of students; (iii) The need for further quantitative research to evaluate learning gains.

Em geral, os artigos na área de ensino sobre propagação de pulsos ou de ondas estacionárias utilizam fios ou arames muito leves, cujos pesos são desprezíveis diante das tensões aplicadas. Essa aproximação simplifica tanto a equação de onda, tornando-a linear, como a relação entre a tensão e a velocidade da onda. Entretanto, esse procedimento restringe os experimentos e exige o uso de sensores e/ou equipamentos mais caros para extrair dados confiáveis. Diferentemente, o objetivo deste trabalho foi criar e analisar um experimento didático barato e eficiente para a obtenção da relação entre a velocidade e a tensão de um pulso e da densidade linear de uma corda, cuja massa não fosse desprezível. Nessa situação, a corda não fica em linha reta, mas pende devido ao seu próprio peso formando uma curva chamada catenária. Para a coleta de dados, foram empregados somente uma câmera de filmagem de um smartphone e um software gratuito de videoanálise. Os diferentes modelos teóricos aplicados na interpretação dos resultados permitiram uma compreensão mais ampla e profunda do experimento. A análise dos resultados revelou uma variação da acurácia e precisão de acordo com os modelos matemáticos adotados. Isso possibilitou uma interessante visualização de que o trabalho experimental não depende somente dos equipamentos empregados, mas é indissociavelmente entrelaçado com as respectivas teorias. Além disso, as diferentes formas de modelar um mesmo fenômeno, com uma gradação de complexidade, proporcionam abordagens ajustadas para os níveis médio e superior, bem como para os diversos cursos de graduação.

In general, the articles in the teaching area on pulses propagation or standing waves use very light wires or whose weights are negligible compared to the applied tensions. This approach both simplifies the wave equation making it linear as the relationship between the tension and the speed of the wave. However, this procedure restricts the experiments and requires the use of sensors and/or more expensive equipments to extract reliable data. In contrast, the aim of this work was to create and analyze a cheap and efficient educational experiment to obtain the relationship between the speed and the tension of a pulse and the linear density of a rope, whose mass was not negligible. In this situation, the rope is not straight, but hangs due to its own weight forming a curve called catenary. For data collection were employed only a camera of a smartphone and a free video analysis software. Different theoretical models applied in interpreting the results enabled a wide and deeper understanding of the experiment. The results showed a variation in the accuracy and precision according to the mathematical models adopted. This provided an interesting view, that is, the experimental work depends not only on the equipment used, but is entangled with the respective theories. Also, the different ways of modeling the same phenomenon, with a gradation of complexity, provide approaches adjusted to the high school and superior levels as well as for the various undergraduate courses.